KR100928279B1 - Solid fuel combustion for industrial grade melting using slagging chamber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회분 함유 연료를 사용하여 용융 생성물을 형성하기 위해 용융로에 열을 공급하는 방법에 관한 것이다. 회분 성분을 갖는 연료는 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입되고, 슬래깅 챔버 내에서 제1 산화제 혼합물 및 제2 산화제 혼합물과 함께 적어도 부분적으로 연소된다. 회분 성분은 슬래깅 챔버에서 용융 슬래그의 층으로서 수집된다. 슬래깅 연소로의 가스 배출물은 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 고온의 용융로의 연소 공간으로 옮겨져서, 용융 생성물을 형성하기 위한 열을 공급한다. 용융 슬래그는 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 인출되고, 선택적으로 용융로에 도입되거나 혹은 용융로에 도입되지 않는다.

Figure R1020080040624

The present invention relates to a method of supplying heat to a melting furnace to form a molten product using a ash containing fuel. The fuel with ash component is introduced into the slagging chamber of the slagging combustion furnace and burned at least partially with the first oxidant mixture and the second oxidant mixture in the slagging chamber. The ash component is collected as a layer of molten slag in the slagging chamber. The gaseous emissions of the slagging combustion furnace are transferred from the slagging chamber of the slagging combustion furnace to the combustion space of the hot melting furnace, supplying heat for forming the molten product. The molten slag is withdrawn from the slagging chamber of the slagging combustion furnace and is not selectively introduced into the furnace or introduced into the furnace.

Figure R1020080040624

Description

슬래깅 챔버를 이용한 산업 등급의 용융을 위한 고체 연료 연소{SOLID FUEL COMBUSTION FOR INDUSTRIAL MELTING WITH A SLAGGING COMBUSTOR}SOLID FUEL COMBUSTION FOR INDUSTRIAL MELTING WITH A SLAGGING COMBUSTOR}

본 발명은 재료 용융 및 용융로 분야에 관한 것이고, 구체적으로 말하면 용융 공정 동안에 열을 공급하기 위해 회분 함유 연료를 연소시켜 재료를 용융시키는 것에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of material melting and melting furnaces, and more particularly to melting materials by burning ash-containing fuel to supply heat during the melting process.

가스 및 액체 연료는 용융로에 열을 공급하는 데에 일반적으로 사용된다. 가스 또는 액체 연료는 산화제와 함께 용융로에 도입되어 용융 생성물 및/또는 투입물 위에 위치하는 연소 화염을 형성하는데, 산화제는 공기, 산소 농후 공기, 및/또는 산업 등급의 산소일 수 있다. 회분을 함유한 고체 연료를 용융로에 사용하는 것은 이례적인 것인데, 이는 회분 성분이 용융 생성물에 결함을 유발할 가능성이 있고, 회분 성분이 노의 내화성 물질의 열화를 조장할 가능성이 있기 때문이다.Gas and liquid fuels are commonly used to heat the furnace. The gas or liquid fuel is introduced into the furnace with the oxidant to form a combustion flame located above the molten product and / or input, which may be air, oxygen rich air, and / or industrial grade oxygen. The use of ash-containing solid fuels in the furnace is unusual because the ash component may cause defects in the molten product and the ash component may promote deterioration of the refractory material of the furnace.

고체 연료를 사용하는 용융로에 열을 공급하는 것에 관한 종래 기술에서는, 회분 함량이 낮은 연료를 사용하고, 다른 노 내화성 물질을 사용하며, 고체 연료를 연소시키기 전에 회분을 제거하도록 고체 연료를 개질하고, 그리고 공기에 의해 회분 입자를 용융로 밖으로 운반하도록 노를 작동하는 것을 교시하고 있다.In the prior art relating to supplying heat to a melting furnace using solid fuels, the solid fuel is reformed to use ash with a low ash content, use other furnace refractory materials, remove ash before burning the solid fuel, And operating the furnace to carry ash particles out of the furnace by air.

유리 용융로에서 부식과 입자 배출물을 줄이는 것에 관한 Kobayashi의 미국 특허 출원 제2006/0150677호에서는, 연료 내의 회분이 유리 용융물에 혼입되어 유리의 품질에 영향을 미칠 위험을 줄일 뿐만 아니라 회분의 침착에 의해 내화성 물질의 부식이 일어날 위험을 줄이기 위해서는, 회분의 함량이 낮은 연료가 바람직하다고 밝히고 있다. 일반적으로, 석탄과 석유 코크스의 일반적인 회분 함량은 각각 5 중량% 내지 20%와 0.1 중량% 내지 1 중량%이다. 따라서, Kobayashi의 공정에서 바람직한 연료는 석유 코크스이다.In Kobayashi's U.S. Patent Application 2006/0150677, which relates to reducing corrosion and particle emissions in glass melting furnaces, not only does the risk of ash in fuel being incorporated into the glass melt affecting the quality of the glass, but also fire resistance by ash deposition. To reduce the risk of material corrosion, fuels with low ash content are preferred. In general, the typical ash content of coal and petroleum coke is 5% to 20% and 0.1% to 1% by weight, respectively. Therefore, the preferred fuel in Kobayashi's process is petroleum coke.

유리 용융로와 동일 용도의 버너에 미분 연료를 공급하여 연소시키는 방법 및 시스템에 관한 Olin-Nunez 등에게 허여된 미국 특허 제6,789,396호에서는, 발명의 목적이 유리 용융로에 미분 연료를 공급하여 연소시키는 방법 및 시스템으로서, 상기 미분 연료의 연소를 통해 일어나는 부식 및 마멸 작용, 특히 V2O5에 의해 일어나는 작용을 줄이는 것을 목적으로 하여, 유리 용융로의 챔버를 구성하는데 특수한 내화성 물질을 사용하는 상기 방법 및 시스템을 제공하는 것이라고 밝히고 있다. In US Pat. No. 6,789,396 to Olin-Nunez et al. Concerning a method and system for supplying and burning fine fuel to a burner for the same purpose as a glass melting furnace, an object of the invention is to provide a method for burning and supplying fine fuel to a glass melting furnace and As a system, the method and system employing a special refractory material in the construction of a chamber of a glass melting furnace, with the aim of reducing the corrosion and abrasion action, in particular caused by V 2 O 5 , occurring through the combustion of the fine fuel. It is said to provide.

Stambaugh 등에게 허여된 미국 특허 제4,055,400호, Nowpak에게 허여된 미국 특허 제5,312,462호, 및 Salem 등에게 허여된 미국 특허 제4,741,741호에는, 석탄의 회분 함량을 줄이기 위한 방법이 개시되어 있다.US Pat. No. 4,055,400 to Stambaugh et al., US Pat. No. 5,312,462 to Nowpak et al. And US Pat. No. 4,741,741 to Salem et al. Disclose methods for reducing the ash content of coal.

유리 용융 공정에 관한 Daiga에게 허여된 미국 특허 제4,006,003호에서는, 석탄의 연소에서 남겨진 회분 유동의 속도를 충분하게 유지함으로써, 잔류 회분이 가스 흐름에 있어서 부유 상태로 유지될 수 있고, 그 결과 회분이 유리 용융물과 접촉하게 되는 일 없이 또는 유리 용융물의 표면에서 운반되는 임의의 배치 성분과 접촉하게 되는 일 없이, 회분은 공기에 의해서 유리 용융로로부터 이 용융로의 적당한 포트 밖으로 운반된다고 밝히고 있다. 이러한 방식에서는, 유리 용융물의 표면 위로 유동하는 가스 유동의 속도를 조정함으로써, 실질적으로 모든 잔류 회분은 아래에 위치하는 용융 풀과 접촉하게 되는 일 없이 제거될 수 있다.In US Pat. No. 4,006,003 to Daiga on the glass melting process, by maintaining a sufficient rate of ash flow left in the combustion of coal, residual ash can be kept suspended in the gas flow, resulting in ash content. It is found that ash is conveyed from the glass melting furnace out of a suitable port of this melting furnace by air, without being in contact with the glass melt or with any batch components carried on the surface of the glass melt. In this way, by adjusting the speed of the gas flow flowing over the surface of the glass melt, substantially all residual ash can be removed without coming into contact with the underlying melt pool.

회분에 의해 야기되는 용납될 수 없는 결함을 유발하는 일 없이, 회분 함유 연료를 사용하는 것이 바람직할 것이다.It would be desirable to use ash containing fuels without causing unacceptable defects caused by ash.

용납될 수 없는 노의 내화성 물질의 열화를 야기하는 일 없이, 회분 함유 연료를 사용하는 것이 바람직할 것이다.It would be desirable to use a ash containing fuel without causing deterioration of the refractory material of the furnace which could not be tolerated.

본원의 내용은 용융 생성물을 형성하기 위해 용융로에 열을 공급하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 회분 성분과 가연 성분을 갖는 제1 연료를 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계; 10 체적% 내지 100 체적%, 10 체적% 내지 20 체적%, 또는 20 체적% 내지 30 체적%의 산소 농도를 갖는 제1 산화제 혼합물을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계; 제2 연료를 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 선택적으로 도입하는 단계; 22 체적% 내지 100 체적%, 60 체적% 내지 75 체적%, 또는 85 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도를 갖는 제2 산화제 혼합물을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계; 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에서 제1 연료의 가연 성분 중 적어도 일부분과 선택적인 제2 연료의 적어도 일부분을 연소시켜서, 분리된 회분 성분을 형성하고 슬래깅 연소로의 가스 배출물을 형성하는 단계; 상기 분리된 회분 성분의 적어도 일부분을 슬래깅 챔버의 내면의 적어도 일부분과 접촉하는 용융 슬래그의 층으로서 수집하는 단계; 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 적어도 일부분을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 온도 1000℃ 내지 2500 ℃의 용융로 내의 연소 공간으로 옮겨서, 용융 생성물을 형성하기 위한 열을 공급하는 단계; 및 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 용융 슬래그를 인출하는 단계를 포함한다.The present disclosure relates to a method of supplying heat to a melting furnace to form a molten product. The method includes introducing a first fuel having ash and combustible components into a slagging chamber of a slagging combustion furnace; Introducing a first oxidant mixture having an oxygen concentration of 10 vol% to 100 vol%, 10 vol% to 20 vol%, or 20 vol% to 30 vol% into a slagging chamber of a slagging combustion furnace; Selectively introducing a second fuel into the slagging chamber of the slagging combustion furnace; Introducing a second oxidant mixture having an oxygen concentration of from 22% to 100%, from 60% to 75%, or from 85% to 100% by volume into a slagging chamber of the slagging furnace; Combusting at least a portion of the combustible components of the first fuel and at least a portion of the optional second fuel in a slagging chamber of the slagging furnace to form a separate ash component and form a gaseous emission to the slagging furnace; Collecting at least a portion of the separated ash component as a layer of molten slag in contact with at least a portion of an inner surface of the slagging chamber; Transferring at least a portion of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace from the slagging chamber of the slagging combustion furnace to a combustion space in the furnace at a temperature of 1000 ° C. to 2500 ° C. to supply heat to form the molten product; And withdrawing molten slag from the slagging chamber of the slagging combustion furnace.

슬래깅 연소로의 가스 배출물은 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스를 함유할 수 있다. 상기 방법은 20 체적% 내지 100 체적%, 60 체적% 내지 75 체적%, 또는 85 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도를 갖는 제3 산화제 혼합물을 용융로의 연소 공간에 도입하는 단계; 및 슬래깅 연소로의 가스 배출물에서 얻어지는 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스의 적어도 일부분을 제3 산화제 혼합물의 적어도 일부분과 함께 용융로의 연소 공간에서 연소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제3 산화제 혼합물은 슬래깅 연소로의 가스 배출물과 용융물/원료 공간과의 사이에 도입될 수 있다.The gaseous emissions of the slagging combustion furnace may contain at least one unburned combustible gas. The method includes introducing a third oxidant mixture having an oxygen concentration of 20% to 100%, 60% to 75%, or 85% to 100% by volume into the combustion space of the furnace; And combusting at least a portion of the at least one unburned combustible gas obtained from the gaseous emissions of the slagging combustion furnace with the at least a portion of the third oxidant mixture in the combustion space of the furnace. The third oxidant mixture may be introduced between the gaseous emissions of the slagging combustion furnace and the melt / raw material space.

제1 산화제 혼합물은 용융로에서 나오는 연도 가스를 함유할 수 있고, 제1 산화제 혼합물은 10 체적% 내지 20 체적%의 산소 농도를 가질 수 있다.The first oxidant mixture may contain flue gas exiting the furnace, and the first oxidant mixture may have an oxygen concentration of 10% to 20% by volume.

제2 연료는 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 적어도 일부분을 함유할 수 있다.The second fuel may contain at least a portion of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace.

상기 방법은 용융 슬래그를 용융로에 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise introducing the molten slag into the furnace.

용융로는 용융 구역과 청징(淸澄) 구역을 구비하는 유리 용융로일 수 있다. 상기 방법은 용융 슬래그를 용융 구역에 도입하고 청징 구역에는 도입하지 않는 단계를 더 포함할 수 있다.The melting furnace may be a glass melting furnace having a melting zone and a clarification zone. The method may further comprise introducing molten slag into the melting zone and not introducing it into the clarification zone.

상기 방법은 슬래깅 첨가제를 슬래깅 챔버에 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 슬래깅 첨가제는 유리 컬릿, 유리 제조 원료, 다른 공정으로부터의 회분 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The method may further comprise introducing a slagging additive into the slagging chamber. The slagging additive may comprise at least one of glass cullets, glassmaking raw materials, ash from other processes.

본 발명에 의하면, 회분에 의한 결함이 야기되는 일 없이, 그리고 회분에 의해 노의 내화성 물질의 열화가 야기되는 일 없이, 회분 함유 연료를 용융로에 열을 공급하는 데에 사용할 수 있게 된다.According to the present invention, the ash-containing fuel can be used for supplying heat to the melting furnace without causing a defect due to ash and without causing deterioration of the refractory material of the furnace.

본 발명은 용융 생성물을 형성하기 위해 용융로에 열을 공급하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 후술하는 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 즉 상기 특징 중 하나만을 취하거나 혹은 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 취할 수 있다. 이 방법을 실시하기 위한 예시적인 장치(1)가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치는 용융로(10)와 슬래깅 연소로(14)를 포함한다.The present invention relates to a method of supplying heat to a melting furnace to form a molten product. The method may include one or more of the features described below, that is, may take only one of the features or in any combination technically possible. An exemplary apparatus 1 for implementing this method is shown schematically in FIG. 1. The apparatus comprises a melting furnace 10 and a slagging combustion furnace 14.

간단하고 명료하게 설명하기 위해, 잘 알려진 장치와 방법에 관한 상세한 설명을 생략함으로써, 불필요하게 상세히 기술된 내용에 의해 본 발명에 대한 설명이 모호해지는 것을 막는다.For the sake of simplicity and clarity, the detailed description of well-known devices and methods is omitted to avoid obscuring the description of the present invention by what is unnecessarily detailed.

용융로는 고체 물질로부터 액화된 물질을 생성하기 위해 열이 발생되는 임의의 밀폐된 구조이다. 작동 시에, 용융로는 용융된 물질과 용융되지 않은 물질을 수용할 수 있는 용융물/원료 공간(18)의 위에 위치하는 연소 공간(16)을 대개 갖는다. 연소 공간은 용융된 물질과 용융되지 않은 물질을 수용할 수 있는 공간의 위에 위치하고 용융로의 벽과 지붕에 의해 경계가 정해지는 주로 가스가 존재하는 가 스 영역이다. 가시적인 연소 화염이 대개 연소 공간에 존재하지만, 단 고온의 불연성 가스를 용융로에 도입하여 상기 물질을 용융하는 경우, 또는 화염을 발생시키지 않는 연소 기술을 사용하는 경우는 예외의 경우이다. 용융로의 예로는 유리 용융로, 구리 용융로 및 알루미늄 용융로가 있다. 용융로는 잘 알려져 있다. 구성 재료와 구성 방법은 알려져 있다.The furnace is any closed structure in which heat is generated to produce liquefied material from solid materials. In operation, the furnace usually has a combustion space 16 located above the melt / raw material space 18 that can accommodate the molten and unmelted material. The combustion space is a gaseous region located above the space that can accommodate molten and unmelted material and is mainly gaseous, bounded by the walls and roof of the furnace. Visible combustion flames are usually present in the combustion space, with the exception of the introduction of hot incombustible gases into the furnace to melt the material, or the use of combustion techniques that do not generate flames. Examples of melting furnaces include glass melting furnaces, copper melting furnaces and aluminum melting furnaces. Melting furnaces are well known. Construction materials and construction methods are known.

용융 생성물은 열에 의해 용융되거나 액화되는 임의의 생성물이다. 용융 생성물의 예로는 용융 유리, 용융 구리 및 용융 알루미늄이 있다. 용융 생성물을 형성하는 방법은, 용융 생성물 형성 물질을 용융로에 도입하는 단계뿐만 아니라 열을 공급하는 단계를 포함한다.The molten product is any product that is melted or liquefied by heat. Examples of molten products are molten glass, molten copper and molten aluminum. The method of forming the melt product includes introducing heat as well as introducing the melt product forming material into the furnace.

본 발명의 방법은 제1 연료(20)를 슬래깅 연소로(14)의 슬래깅 챔버(12)에 도입하는 단계를 포함한다. 제1 연료는 회분 성분 및 가연 성분을 갖는다. 제1 연료는 슬래깅 챔버에 직접적으로 도입될 수 있거나, 또는 보조 버너 도관을 거쳐서 간접적으로 도입될 수 있다. 제1 연료는 운반 가스(대개 공기)와 함께 도입될 수 있다. 제1 연료는 제1 연료 유량(F1)으로 도입되는데, 이 유량의 단위는 예컨대 kg/s이거나, 또는 그 밖의 적절한 측정 단위이다. 제1 연료는 제1 연료 총발열량(H1)을 갖는데, 이 총발열량의 단위는 예컨대 J/kg이거나, 또는 그 밖의 적절한 측정 단위이다.The method includes introducing the first fuel 20 into the slagging chamber 12 of the slagging furnace 14. The first fuel has a ash component and a combustible component. The first fuel may be introduced directly into the slagging chamber or indirectly via an auxiliary burner conduit. The first fuel can be introduced together with the carrier gas (usually air). The first fuel is introduced at a first fuel flow rate F 1 , the unit of which is for example kg / s or other suitable unit of measure. The first fuel has a first fuel total calorific value H 1 , wherein the unit of the total calorific value is, for example, J / kg or another suitable unit of measure.

연료는 연소에 의해 열이나 동력을 생산하는 데 사용되는 탄소-함유 물질이다. 연료의 예로는 석탄, 석유 코크스(펫코크), 바이오 연료, 중유, 경유, 휘발 유, 등유, 프로판, 메탄 및 천연 가스가 있다.Fuel is a carbon-containing material used to produce heat or power by combustion. Examples of fuels are coal, petroleum coke (Pet coke), biofuels, heavy oil, diesel, gasoline, kerosene, propane, methane and natural gas.

제1 연료는 회분 성분과 가연 성분을 갖는 임의의 연료일 수 있다. 예컨대, 제1 연료는 석탄, 석유 코크스, 바이오 연료, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The first fuel can be any fuel having a ash component and a combustible component. For example, the first fuel may be coal, petroleum coke, biofuel, or mixtures thereof.

회분 성분은 가연성 물질이 화학적 수단에 의해 완전히 산화되거나 연소되었을 때 잔류물로서 남는 임의의 불연성 광물질로서 정의된다. 회분은 모(母)연료에 존재하는 무기 불연성 물질을 포함하며, 대개 실리콘, 알루미늄, 철, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 및 바나듐의 산화물을 포함한다.The ash component is defined as any incombustible mineral that remains as a residue when the combustible material is completely oxidized or burned by chemical means. Ash contains inorganic incombustibles present in the parent fuel and usually contains oxides of silicon, aluminum, iron, calcium, magnesium, sodium, potassium and vanadium.

가연 성분은 산소와 화학적으로 발열 반응할 수 있는 임의의 물질이다.The combustible component is any substance capable of chemical exothermic reaction with oxygen.

슬래깅 연소로는 회분 성분을 갖는 연료의 적어도 일부분을 산화제를 이용해 연소시키기 위한 장치로서, 이 장치는 연료 및/또는 산화제를 도입하기 위한 적어도 하나의 도관과, 적어도 하나의 슬래깅 챔버, 그리고 슬래깅 연소로의 가스 배출물을 방출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 구비한다. 용융 슬래그는 적어도 하나의 배출 포트로부터 방출되거나, 또는 하나 이상의 다른 용융 슬래그 방출 포트 혹은 탭을 통하여 방출될 수 있다.A slagging combustion furnace is an apparatus for combusting at least a portion of a fuel having ash content with an oxidant, the apparatus comprising at least one conduit for introducing fuel and / or oxidant, at least one slagging chamber, and slag At least one discharge port for discharging gaseous emissions to the ging furnace. The molten slag may be discharged from at least one discharge port or through one or more other molten slag discharge ports or tabs.

슬래깅 챔버는 용융 슬래그에 대해 상용성을 갖는 재료로 구성되는 임의의 챔버 또는 도관으로서, 회분 성분을 갖는 적어도 하나의 연료를 수용하고, 적어도 하나의 산화제 혼합물을 수용하며, 회분 성분의 적어도 일부분을 용융 슬래그의 층으로서 수집하는 임의의 챔버 또는 도관으로서 정의된다. 회분 성분과 산화제를 갖는 연료는 슬래깅 챔버에 도입되어 적어도 부분적으로 연소될 수 있다. 연료에 포함된 회분은 회분의 용융점보다 높은 온도로 가열될 수 있고, 이를 통해 회분은 고체상에서 액체상 또는 용융상으로 변환된다. 용융 회분(슬래그)은 연료 연소의 가스 생성물로부터 물리적으로 분리되어 용융 슬래그의 층으로서 수집된다. 슬래깅 챔버 내에서 용융 회분이 가스 생성물로부터 분리되는 것은, 원심력, 관성력, 중력, 정전기력, 자력, 그 밖의 적절한 힘, 또는 이들의 조합에 기인하여 일어날 수 있다.The slagging chamber is any chamber or conduit comprised of a material compatible with molten slag, containing at least one fuel having a ash component, containing at least one oxidant mixture, and containing at least a portion of the ash component. It is defined as any chamber or conduit that collects as a layer of molten slag. Fuel having an ash component and an oxidant may be introduced into the slagging chamber and burned at least partially. The ash contained in the fuel can be heated to a temperature above the melting point of the ash, through which the ash is converted from the solid phase to the liquid phase or the molten phase. Molten ash (slag) is physically separated from the gaseous products of fuel combustion and collected as a layer of molten slag. Separation of the molten ash from the gas product in the slagging chamber may occur due to centrifugal force, inertial force, gravity, electrostatic force, magnetic force, other suitable forces, or a combination thereof.

원심력에 의존하는 슬래깅 챔버는 원통형 "배럴"일 수 있는데, 이 원통형 배럴에는 회분 성분을 갖는 연료가 상당한 접선 운동량을 갖고 도입되며 이를 통해 상기 슬래그 층이 형성되는 챔버의 벽을 향한 회분 입자의 가속이 일어난다. 용융 슬래그는 중력에 의해서 방출 및 제거용 슬래그 탭을 향해 유동할 수 있다.The slagging chamber, which relies on centrifugal force, may be a cylindrical "barrel" in which the fuel with the ash component is introduced with significant tangential momentum, thereby accelerating the ash particles towards the walls of the chamber in which the slag layer is formed. This happens. The molten slag can flow towards the slag tab for discharge and removal by gravity.

관성력 및/또는 중력에 의존하는 슬래깅 챔버는 "U"자형 도관을 포함할 수 있다. 회분 성분과 산화제 혼합물을 갖는 연료가 "U"자형 도관에 하향 도입될 수 있고, 연소하여 연소 생성물 및 분리된 회분 성분을 형성할 수 있다. 분리된 회분 성분은 "U"자형 도관의 바닥에 슬래그 층을 형성할 수 있다. 용융 슬래그는 "U"자형 도관의 바닥에서 태핑될 수 있다. 관성력 및/또는 중력에 의해 연소 생성물로부터 상기 분리된 회분 성분을 분리시키기 위한 다양한 기하학적 구조는 쉽게 고안될 수 있다.Slagging chambers that depend on inertia and / or gravity may include "U" shaped conduits. Fuel having a ash component and an oxidant mixture may be introduced downward into the “U” conduit and combusted to form combustion products and separated ash components. The separated ash component may form a slag layer at the bottom of the “U” shaped conduit. The molten slag may be tapped at the bottom of the "U" conduit. Various geometries for separating the separated ash components from the combustion products by inertia and / or gravity can be easily devised.

연료(들)와 산화제(들)는 수평 섹션과 수직 섹션을 갖는 중력 기반 슬래깅 챔버에 수평하게 도입될 수 있다. 가스는 수직 섹션에서 상향 유동할 수 있는 반면에, 분리된 회분 성분은 수직 섹션의 벽에 충돌한 이후에 하향 이동하여 수직 섹션의 바닥에서 태핑된다.The fuel (s) and oxidant (s) may be introduced horizontally into the gravity based slagging chamber having a horizontal section and a vertical section. The gas can flow upward in the vertical section, while the separated ash component moves downward after tapping the walls of the vertical section and taps at the bottom of the vertical section.

당업자라면 슬래깅 챔버를 구비하는 적절한 슬래깅 연소로를 쉽게 선택할 수 있을 것이다. 슬래깅 챔버의 특정 형태는 본 발명의 방법에 있어서 결정적인 것은 아니다.Those skilled in the art will readily be able to select a suitable slagging furnace with a slagging chamber. The particular form of the slagging chamber is not critical to the method of the present invention.

보일러용 슬래깅 챔버는 공지되어 있다. 예컨대, D'Agostini 등에게 허여된 미국 특허 제6,910,432호와 제6,968,791호, Ashworth에게 허여된 미국 특허 제6,085,674호, Farzan 등에게 허여된 미국 특허 제5,878,700호, 및 Khinkis에게 허여된 미국 특허 제5,209,187호를 참조하라.Slag chambers for boilers are known. For example, US Pat. Nos. 6,910,432 and 6,968,791 to D'Agostini et al., US Pat. No. 6,085,674 to Ashworth, US Pat. No. 5,878,700 to Farzan, and US Pat. No. 5,209,187 to Khinkis. See also.

본 발명의 방법은 제1 산화제 혼합물(22)을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계를 포함한다. 제1 산화제 혼합물은 대개 가스이고, 10 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도(Y1)를 가질 수 있다. 제1 산화제 혼합물의 나머지 부분은 질소 및 아르곤 등과 같은 종을 포함할 수 있고, 예컨대 연도 가스의 재순환이 사용된다면 이산화탄소, 이산화황 및 수증기 등과 같은 종을 더 포함할 수 있다.The method includes the step of introducing the first oxidant mixture 22 into the slagging chamber of the slagging furnace. The first oxidant mixture is usually a gas and may have an oxygen concentration (Y 1 ) of 10% to 100% by volume. The remainder of the first oxidant mixture may include species such as nitrogen and argon, etc., and may further include species such as carbon dioxide, sulfur dioxide and water vapor if recycle of flue gas is used, for example.

제1 산화제 혼합물은 20 체적% 내지 30 체적%의 산소 농도를 가질 수 있다. 제1 산화제 혼합물은 공기일 수 있다.The first oxidant mixture may have an oxygen concentration of 20% to 30% by volume. The first oxidant mixture may be air.

연도 가스의 재순환을 사용하면, 제1 산화제 혼합물은 용융로에서 나오는 연도 가스를 포함할 수 있고, 10 체적% 내지 20 체적%의 산소 농도를 가질 수 있다. 제1 산화제 혼합물은 도 1에 도시된 바와 같이 슬래깅 챔버에 직접 도입될 수 있거나, 또는 보조 버너 도관을 거쳐서 간접적으로 도입될 수 있다. 제1 산화제 혼합물은 제1 산화제 혼합물 체적 유량(V1)으로 도입된다.Using recycle of flue gas, the first oxidant mixture may comprise flue gas exiting the melting furnace and may have an oxygen concentration of 10% to 20% by volume. The first oxidant mixture may be introduced directly into the slagging chamber as shown in FIG. 1 or may be introduced indirectly via an auxiliary burner conduit. The first oxidant mixture is introduced at a first oxidant mixture volume flow rate (V 1 ).

제1 산화제 혼합물은 접선방향으로 이동하는 방식으로 도입되어 원심력을 일으킬 수 있는데, 이 원심력은 제1 연료로부터 분리된 회분 성분을 슬래깅 챔버의 내벽을 향해 이동시킨다.The first oxidant mixture may be introduced in a tangential manner to cause centrifugal force, which causes the ash component separated from the first fuel to move towards the inner wall of the slagging chamber.

선택적으로, 본 발명의 방법은 제2 연료(30)를 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계를 포함한다. 제2 연료는 회분 성분을 조금 포함하는, 즉 0.1 중량% 미만으로 포함하는 연료일 수 있다. 제2 연료는 중유, 경유, 휘발유, 등유, 프로판, 메탄, 천연 가스, 또는 이들의 조합일 수 있다. 제2 연료는 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 일부분을 함유할 수 있다. 제2 연료는 슬래깅 챔버 내에 있어서 온도와 연소를 증대시키기 위해 제공되어, 슬래깅 챔버에 수집되어 있는 용융 슬래그 층의 점도에 영향을 미칠 수 있다. 제2 연료가 사용된다면, 제2 연료는 제2 연료 유량(F2)으로 도입되는데, 이 유량의 단위는 예컨대 kg/s이거나, 또는 그 밖의 적절한 측정 단위이다. 제2 연료는 제2 연료 총발열량(H2)을 갖는데, 이 총발열량의 단위는 예컨대 J/kg이거나, 또는 그 밖의 적절한 측정 단위이다. 제2 연료가 사용된다면, 제2 연료는 슬래깅 연소로에 도입되는 전체 에너지의 25% 이하를 제공할 수 있으며, 이는 다음 식으로 표현된다.Optionally, the method includes introducing a second fuel 30 into a slagging chamber of a slagging combustion furnace. The second fuel may be a fuel that contains little ash component, i.e., less than 0.1% by weight. The second fuel may be heavy oil, diesel, gasoline, kerosene, propane, methane, natural gas, or a combination thereof. The second fuel may contain a portion of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace. The second fuel may be provided to increase the temperature and combustion in the slagging chamber, thereby affecting the viscosity of the molten slag layer collected in the slagging chamber. If a second fuel is used, the second fuel is introduced at a second fuel flow rate F 2 , the unit of which is for example kg / s or other suitable unit of measure. The second fuel has a second fuel total calorific value H 2 , wherein the unit of the total calorific value is, for example, J / kg or another suitable unit of measure. If a second fuel is used, the second fuel can provide up to 25% of the total energy introduced into the slagging furnace, which is represented by the following equation.

Figure 112008031367484-pat00001
Figure 112008031367484-pat00001

본 발명의 방법은 제2 산화제 혼합물(32)을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계를 포함한다. 제2 산화제 혼합물은 대개 가스이고, 22 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도(Y2)를 가질 수 있다. 제2 산화제 혼합물의 나머지 부분은 질소, 이산화탄소, 수증기, 아르곤 및 미량의 다른 종을 포함할 수 있다.The method includes introducing a second oxidant mixture 32 into the slagging chamber of a slagging furnace. The second oxidant mixture is usually a gas and may have an oxygen concentration (Y 2 ) of 22 vol% to 100 vol%. The remainder of the second oxidant mixture may comprise nitrogen, carbon dioxide, water vapor, argon and traces of other species.

제2 산화제 혼합물은 60 체적% 내지 75 체적%의 산소 농도를 가질 수 있다. 질소를 생산하는 공기 분리 공장은 60 체적% 내지 75 체적%의 산소 농도를 갖는 산소 배출 흐름을 가질 수 있다.The second oxidant mixture may have an oxygen concentration of 60% to 75% by volume. An air separation plant producing nitrogen may have an oxygen discharge stream having an oxygen concentration of 60% to 75% by volume.

제2 산화제 혼합물은 85 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도를 가질 수 있다. 제2 산화제 혼합물은 공기 분리 공장에서 생산되는 산업 등급의 산소일 수 있다.The second oxidant mixture may have an oxygen concentration of 85% by volume to 100% by volume. The second oxidant mixture may be industrial grade oxygen produced in an air separation plant.

미국 특허 제6,968,791호에 더 기술되어 있는 바와 같이, 제2 산화제 혼합물은 슬래깅 챔버 내에 있어서 온도와 연소를 증대시키기 위해 사용되어, 슬래깅 챔버에 수집되어 있는 용융 슬래그 층의 점도에 영향을 미칠 수 있다. 제2 산화제 혼합물은 제2 산화제 혼합물 체적 유량(V2)으로 도입된다.As further described in US Pat. No. 6,968,791, a second oxidant mixture can be used to increase temperature and combustion in the slagging chamber, which can affect the viscosity of the molten slag layer collected in the slagging chamber. have. The second oxidant mixture is introduced at a second oxidant mixture volume flow rate (V 2 ).

본 발명의 방법은 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에서 제1 연료의 가연 성분 중 적어도 일부분과 제2 연료(존재하는 경우)의 적어도 일부분을 연소시켜서, 분리된 회분 성분을 형성하고 슬래깅 연소로의 가스 배출물(40)을 형성하는 단계를 포함한다.The method of the present invention combusts at least a portion of the combustible components of the first fuel and at least a portion of the second fuel (if present) in the slagging chamber of the slagging combustion furnace to form a separate ash component and generate the slag combustion furnace. Forming a gas discharge 40.

분리된 회분 성분은 연소가 일어나는 동안에 가연 성분으로부터 분리되어 나온 제1 연료의 회분 성분을 포함하는 임의의 비(非)가스 성분이다.The separated ash component is any non-gas component that includes the ash component of the first fuel that has been separated from the combustible component during combustion.

슬래깅 연소로의 가스 배출물은 슬래깅 연소로에서 나오는 임의의 가스 배출물이다. 슬래깅 연소로의 가스 배출물은 연소 생성물 및/또는 적어도 하나의 연소 되지 않은 가연성 가스를 함유할 수 있다.The gas emissions from the slagging furnaces are any gas emissions from the slagging furnaces. The gaseous emissions of the slagging furnaces may contain combustion products and / or at least one unburned combustible gas.

실질적으로 전체, 예컨대 제1 연료의 적어도 95%와 제2 연료 전부는 슬래깅 연소로 내에서 연소될 수 있다. 별법으로서, 제1 연료의 일부분은 슬래깅 연소로 내에서 연소되어 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스(불완전 연소 생성물이라고도 함)를 남기는데, 이 불완전 연소 생성물은 용융로(10) 내에서의 연소에 이용할 수 있는 것이다. 제1 연료의 일부분만이 슬래깅 연소로 내에서 연소되는 경우, 슬래깅 연소로의 가스 배출물은 대개 일산화탄소를 상기 연소되지 않은 가연성 가스 중의 하나로서 함유할 것이다.Substantially all, such as at least 95% of the first fuel and all of the second fuel, may be combusted in a slagging furnace. Alternatively, a portion of the first fuel is combusted in a slagging combustion furnace, leaving at least one unburned combustible gas (also called incomplete combustion product), which is incompletely combusted in combustion in the furnace 10. It is available. If only a portion of the first fuel is combusted in the slagging combustion furnace, the gaseous emissions of the slagging combustion furnace will usually contain carbon monoxide as one of the unburned combustible gases.

본 발명의 방법은 상기 분리된 회분 성분의 적어도 일부분을 용융 슬래그의 층(44)으로서 수집하는 단계를 포함한다. 용융 슬래그의 층은 슬래깅 챔버의 내면의 적어도 일부분과 접촉하게 형성될 수 있다. 용융 슬래그의 층은 슬래깅 챔버 내에 존재할 수 있는 임의의 고온 화염으로부터 슬래깅 챔버의 벽을 보호하는 데 기여한다. 슬래깅 연소로는 실질적으로 전체, 즉 분리된 회분 성분의 90% 이상이 슬래깅 챔버에 용융 슬래그의 층으로서 수집되도록 구성 및 작동될 수 있다. 수집된 회분 성분의 비율은 제1 연료의 평균 회분 함량과 슬래깅 챔버로부터 인출되는 슬래그의 양을 알면 물질 수지로부터 계산될 수 있다. 대부분의 회분은 슬래깅 챔버에 수집되므로, 회분은 용융 생성물에서 결함을 야기할 기회가 적다.The method includes collecting at least a portion of the separated ash component as a layer 44 of molten slag. The layer of molten slag may be formed in contact with at least a portion of the inner surface of the slagging chamber. The layer of molten slag contributes to protecting the walls of the slagging chamber from any high temperature flames that may be present in the slagging chamber. The slagging furnace may be constructed and operated such that substantially all, ie, at least 90% of the separated ash components are collected as a layer of molten slag in the slagging chamber. The proportion of ash component collected can be calculated from the mass balance by knowing the average ash content of the first fuel and the amount of slag withdrawn from the slagging chamber. Since most of the ash is collected in the slagging chamber, the ash is less likely to cause defects in the molten product.

또한, 용융로를 향해 방출되는 상기 분리된 회분 성분은 용융로의 내화성 물질의 열화를 조장할 수 있다. 용융로의 연소 공간에 들어가는 상기 분리된 회분 성분의 양을 줄이면, 용융로의 내화성 물질의 부식을 줄일 수 있다.In addition, the separated ash component released toward the melting furnace can promote deterioration of the refractory material of the melting furnace. Reducing the amount of the separated ash component entering the combustion space of the furnace can reduce corrosion of the refractory material of the furnace.

또한, 용융로를 향해 방출되는 상기 분리된 회분 성분은 용융로에서 배출되는 고체 입자의 질량 유량을 증대시킬 수 있다. 따라서, 연소 공간에 들어가는 상기 분리된 회분 성분의 양을 줄이면, 용융로에서 배출 가스 흐름을 소제(掃除)하는 데 필요한 입자 제어 장치의 크기를 줄일 수 있다.In addition, the separated ash component released toward the melting furnace can increase the mass flow rate of the solid particles discharged from the melting furnace. Therefore, by reducing the amount of the separated ash component entering the combustion space, it is possible to reduce the size of the particle control device required to clean the exhaust gas flow in the melting furnace.

제2 산화제 혼합물과 선택적인 제2 연료를 사용하면 몇 가지 이점이 주어질 수 있다. 슬래그 온도 제어의 보강은 본 발명에 따른 방법의 이점 중 하나인데, 이는 슬래그 온도 제어를 보강하면 입자의 포획이 증대될 수 있게 되고 공정의 턴다운(turndown)이 향상되기 때문이다. 슬래그 온도와 입자 수집 사이의 상호 관계는 슬래그의 점도를 통해 성립된다. 적절한 슬래그 점도는 슬래깅 챔버의 벽에 부착된 용융 슬래그가 입자를 효율적으로 포획하기 위해 필요한 것이다. 슬래그 온도가 낮으면 점도가 과도하게 높아져서, 국부적으로 응고가 일어나며, 그 결과 입자는 슬래그 표면에서 벗어나 가스상으로 되돌아간다. 이와는 반대로, 슬래그 온도가 높으면 점도가 낮은 상태가 형성되어, 역시 비교적 부착성이 불충분한 흐르는 경향이 있는 슬래그가 된다. 농축 산소 및/또는 보조 연료의 선택적 사용은, 다른 공정 운전 파라미터에 좌우되지 않는 효과적인 슬래그 온도 제어 수단을 제공한다.The use of a second oxidant mixture and an optional second fuel can provide several advantages. Reinforcement of slag temperature control is one of the advantages of the method according to the present invention, because reinforcement of slag temperature control can increase the trapping of particles and improve the turndown of the process. The correlation between slag temperature and particle collection is established through the viscosity of the slag. Proper slag viscosity is required for the molten slag attached to the walls of the slagging chamber to efficiently capture the particles. Low slag temperatures cause the viscosity to become excessively high, causing local coagulation, resulting in the particles leaving the slag surface and returning to the gas phase. On the contrary, when slag temperature is high, a state with low viscosity will be formed and it will also become slag which tends to flow comparatively inadequate. The selective use of enriched oxygen and / or auxiliary fuels provides effective slag temperature control means that are not dependent on other process operating parameters.

본 발명의 방법은 슬래깅 연소로의 가스 배출물을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 온도 1000℃ 내지 2500℃의 용융로(10) 내의 연소 공간(16)으로 옮겨서 용융 생성물을 형성하기 위한 열을 공급하는 단계를 포함한다. 고온의 연소 가스는 원료를 용융시켜 용융 생성물을 형성하기 위한 열을 공급하는 데에 사용될 수 있다.The method of the present invention transfers the gas emissions of the slagging combustion furnace from the slagging chamber of the slagging combustion furnace to the combustion space 16 in the melting furnace 10 at a temperature of 1000 ° C to 2500 ° C to supply heat for forming the molten product. It includes a step. Hot combustion gases can be used to melt the raw material to provide heat to form the molten product.

온도는 흡인형 고온계(suction pyrometer)를 사용하여 측정될 수 있는데, 이러한 흡인형 고온계의 예로는 스웨덴 엔셰핑 소재의 METLAB에서 입수 가능한 수냉식 흡인형 고온계 프로브가 있다. 또한, 수냉식 흡인형 고온계 프로브는 네덜란드 소재의 International Flame Research Foundation(IFRF)에서도 입수 가능하다. 노 가스의 온도 측정은 당업계에 공지되어 있다. 당업계에 공지된 임의의 적절한 장치를 사용하여 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 온도를 측정할 수 있다.The temperature can be measured using a suction pyrometer, an example of such a suction pyrometer is a water-cooled suction pyrometer probe available from METLAB, Enkoping, Sweden. Water-cooled suction pyrometer probes are also available from the International Flame Research Foundation (IFRF) in the Netherlands. Temperature measurements of furnace gases are known in the art. Any suitable device known in the art may be used to measure the temperature of the gaseous emissions to the slagging combustion furnace.

슬래깅 연소로의 가스 배출물은 대개 용융로에 열을 공급하기 위한 비발광성 가스 매체이다. 발광성은 발광비로 환산하여 기술될 수 있다. 본원에서 발광비는 가열원에서 나오는 600 nm 내지 4800 nm 대역의 열 복사선에 대한 가열원에서 나오는 600 nm 내지 1500 nm 대역의 열 복사선의 비로서 정의된다(예컨대, 미국 특허 제5,575,637호 참조). 비발광성 가열원은 0.14 이하의 발광비 값을 갖는 반면에, 발광성 가열원은 0.14보다 큰 발광비를 갖는다. 발광비는 가스 가열 매체의 스펙트럼 방출 신호로부터 계산될 수 있다. Macam Spectroradiometer 시스템 등과 같은 분광 복사계를 사용하여 스펙트럼 방출 데이터를 측정할 수 있다.Gas emissions from slagging furnaces are usually non-luminescent gas media for supplying heat to the furnace. Luminescence can be described in terms of emission ratio. Luminescence ratio is defined herein as the ratio of thermal radiation in the 600 nm to 1500 nm band from a heating source to thermal radiation in the 600 nm to 4800 nm band from a heating source (see, eg, US Pat. No. 5,575,637). Non-luminous heating sources have luminous ratio values of 0.14 or less, while luminous heating sources have luminous ratios greater than 0.14. The luminescence ratio can be calculated from the spectral emission signal of the gas heating medium. Spectroradiometers such as Macam Spectroradiometer systems can be used to measure spectral emission data.

고온 가스의 발광성은 가스 내에 포함된 입자에서 나오는 흑체 복사에 의해 얻어진다. 이러한 입자는 2개의 성분, 즉 연료 연소 공정 동안에 가스 탄화수소의 핵 생성을 통해 형성되는 매연 입자와, 연료 공급원 내에 포함되는 잔류 입자를 포함한다. 그러나, 본 발명의 방법에 의해 생성되는 가스 탄화수소의 농도는 낮은데, 이는 온도를 회분의 용융점 이상으로 유지하기 위해 슬래깅 챔버 내에서 일어나는 연소의 양이 비교적 크기 때문이다. 또한, 본 발명의 방법에 의하면 회분 제 거 공정이 제공되기 때문에, 잔류 연료 입자의 양이 적다. 따라서, 용융 챔버 내에서의 주 가열 모드는 슬래깅 연소로의 가스 배출물로부터 용융물/원료로의 대류와, 용융로의 벽과 지붕으로부터 용융물/원료로의 복사이다.Luminescence of hot gases is obtained by blackbody radiation from particles contained in the gas. Such particles include two components, soot particles formed through nucleation of gaseous hydrocarbons during the fuel combustion process, and residual particles contained within the fuel source. However, the concentration of gaseous hydrocarbons produced by the process of the present invention is low because of the relatively large amount of combustion that occurs in the slagging chamber to maintain the temperature above the melting point of the ash. In addition, according to the method of the present invention, since the ash removal process is provided, the amount of residual fuel particles is small. Thus, the main heating mode in the melting chamber is convection from the gas emissions of the slagging combustion furnace to the melt / raw material and radiation from the walls and roof of the furnace to the melt / raw material.

비발광성 가열은 석탄 또는 그 밖의 미분 고체 연료를 이용하는 종래 기술의 교시 내용에 상반된다.Non-luminescent heating is contrary to the teachings of the prior art using coal or other finely divided solid fuels.

예컨대, Daiga에게 허여된 미국 특허 제4,006,003호에서는, 27 중량%의 석탄(73 중량%의 오일)과 40 중량%의 석탄(60 중량%의 오일)을 각각 포함하는 석탄 및 오일의 슬러리로부터 생성되는 화염이 오일로부터만 생성되는 화염에 비해 발광성이 더 나은 것으로 관찰되었다고 밝히고 있다. 또한, Daiga의 특허는 유리 용융물의 레벨보다 대략 2 ft 위에 버너를 배치하였고, 화염이 유리 용융물의 풀의 표면을 향해 하향 경사져서 화염의 끝이 유리 용융물의 풀 상에 부유하는 배치(용융되지 않은 원료) 성분의 상면을 핥도록 버너를 조정하였다고 밝히고 있다.For example, in US Pat. No. 4,006,003 to Daiga, it is produced from a slurry of coal and oil comprising 27 wt% coal (73 wt% oil) and 40 wt% coal (60 wt% oil), respectively. The flames have been observed to have better luminescence than flames produced only from oil. In addition, Daiga's patent placed a burner approximately 2 ft above the level of the glass melt, with the flame tilted downward toward the surface of the pool of glass melt so that the tip of the flame floated on the pool of glass melt (not molten). The burner was adjusted to lick the upper surface of the ingredient.

Miller 등에게 허여된 미국 특허 제3,969,068호는 유리 탱크로에서 직접 석탄을 연소하는 방법과 장치에 관한 것으로서, 이 특허에서는 공기 흐름에 비말 동반되는 미분탄이 노즐을 지나 노 안으로 들어가도록 강제되고, 유리 용융로의 용융 생성물 바로 위에 있는 분위기에서 연소되어, 발광성 화염을 형성하며, 직접적인 석탄 연소는 통상적인 보충 열원과 함께 이용되는 것이 바람직하다. 상기 '068호 특허의 목적은 유리 용융물을 보다 효과적으로 가열하는 발광성 화염을 제공하기 위해 유리 탱크로에서 석탄을 직접 연소하는 개선된 신규 방법 및 장치를 제공하는 것이다.U. S. Patent No. 3,969, 068 to Miller et al. Relates to a method and apparatus for burning coal directly in a glass tank furnace, in which a pulverized coal entrained in the air stream is forced through a nozzle into a furnace, It is combusted in an atmosphere directly above the molten product of to form a luminescent flame, and direct coal combustion is preferably used with conventional supplemental heat sources. The object of the '068 patent is to provide an improved novel method and apparatus for the direct combustion of coal in a glass tank furnace to provide a luminescent flame that heats the glass melt more effectively.

Olin-Nunez 등에게 허여된 미국 특허 제6,789,396호에서는, 노가 작동하는 동안에, 재생기가 공기 연소 사이클과 배출 사이클 중 어느 한 사이클을 교대로 구성한다고 밝히고 있다. 특정 노에 따라, 일련의 버너의 화염 경로가 20분 또는 30분마다 전환된다. 그리하여, 각 버너에서 최종적으로 형성된 화염과 연소 생성물은 유리 용융물의 표면을 가로질러 통과하고, 열을 용융 챔버 및 정련 챔버 내에 있는 유리에 전달한다.U.S. Patent No. 6,789,396 to Olin-Nunez et al. Discloses that while the furnace is operating, the regenerator alternates between one of the air combustion cycle and the exhaust cycle. Depending on the particular furnace, the flame path of the series of burners is switched every 20 or 30 minutes. Thus, the flame and combustion products finally formed at each burner pass across the surface of the glass melt and transfer heat to the glass in the melting chamber and the refining chamber.

Kobayashi가 출원한 미국 특허 출원 제2006/0150677호에서는, 노의 내부에 있어서 유리 용융물의 표면 위에 화염이 유지되도록 산소-연료 버너를 배치하였다고 밝히고 있다.U.S. Patent Application No. 2006/0150677, filed by Kobayashi, discloses that an oxygen-fuel burner is arranged to maintain a flame on the surface of the glass melt inside the furnace.

선택적으로, 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 발광성은, 용융로의 연소 공간에 제3 연료를 주입하고, 제3 연료의 적어도 일부분을 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 적어도 일부분과 혼합하며, 그리고 용융로의 연소 공간 내에서 제3 연료의 적어도 일부분을 연소하여 발광성 화염을 형성하는 것을 통해 증대될 수 있다. 제3 연료는 회분 성분을 조금 포함하는, 즉 0.1 중량% 미만으로 포함하는 연료일 수 있다. 제3 연료는 중유, 경유, 휘발유, 등유, 프로판, 메탄, 천연 가스, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 제3 연료의 조성은 제2 연료의 조성과 동일할 수 있다.Optionally, the luminescence of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace injects a third fuel into the combustion space of the melting furnace, mixes at least a portion of the third fuel with at least a portion of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace, and It may be augmented by burning at least a portion of the third fuel in the combustion space to form a luminescent flame. The third fuel may be a fuel which contains little ash component, ie less than 0.1% by weight. The third fuel may be heavy oil, diesel, gasoline, kerosene, propane, methane, natural gas, or mixtures thereof. The composition of the third fuel may be the same as the composition of the second fuel.

본 발명의 방법은 슬래깅 연소로(14)의 슬래깅 챔버(12)로부터 용융 슬래그(42)를 인출하는 단계를 포함한다. 용융 슬래그가 용융 생성물에 대해 상용성을 갖지 않는 경우, 용융 슬래그는 버려진다. 용융 슬래그가 용융 생성물에 대해 상용성을 갖는 경우, 용융 슬래그는 용융물/원료 공간(18)에 제어 가능하게 도입될 수 있다.The method includes the step of withdrawing molten slag 42 from the slagging chamber 12 of the slagging combustion furnace 14. If the molten slag is not compatible with the molten product, the molten slag is discarded. If the molten slag is compatible with the molten product, the molten slag may be controllably introduced into the melt / raw material space 18.

유리 용융로의 경우, 용융 슬래그는 유리 용융로의 용융 단부 또는 용융 구역에 선택적으로 도입되고 청징(淸澄) 구역에는 도입되지 않는다. 용융 슬래그를 유리 용융로의 용융 구역에 도입하면, 유리의 성형 작업 이전에 유리 용융로에서 유리 제품 내의 용융 슬래그를 균질하게 만들 수 있는 기회가 더 제공된다.In the case of glass melting furnaces, molten slag is selectively introduced into the melting end or melting zone of the glass melting furnace and not into the clarification zone. The introduction of the molten slag into the melting zone of the glass furnace further provides an opportunity to homogenize the molten slag in the glass product in the glass furnace prior to the shaping operation of the glass.

유리 용융로는 2개의 구역, 즉 용융 구역과 청징 구역으로 분할될 수 있다. 용융 구역은 유리 용융로에 있어서 눈에 보이는(가시성) 배치(용융되지 않은 원료)가 용융물의 표면에 존재하는 길이에 해당한다. 용융물의 표면에 있는 가시성 배치는 배치 블랭크, 배치 파일, 배치 아일랜드, 배치 로그 등의 형태일 수 있다. 용융 구역의 길이는 후방벽으로부터 하류측에 가장 멀리 위치하는 가시성 배치까지 연장되며, 유리 용융물의 표면에 가시성 배치가 없는 용융물의 구역을 포함할 수 있다. 청징 구역은 유리 용융로의 나머지 길이에 해당한다. 본원에 기술된 바와 같이, 전방벽은 하류측의 노 벽에 해당하고 후방벽은 상류측의 노 벽에 해당한다. 길이의 크기는 후방벽에서 전방벽으로 이동하는 유리 용융물의 총괄 유동에 해당하는 크기이다. 투입 단부는 유리 제조 원료가 도입되는 노의 단부에 해당한다. 유리 제조 원료는 후방벽에서 또는 후방벽 부근의 두 측벽 중 어느 한 측벽이나 양 측벽에서 노에 도입될 수 있다.The glass melting furnace can be divided into two zones, the melting zone and the clarification zone. The melting zone corresponds to the length in which the visible (visible) batch (unmelted raw material) in the glass melting furnace is present on the surface of the melt. Visible batches on the surface of the melt may be in the form of batch blanks, batch piles, batch islands, batch logs, and the like. The length of the melt zone extends from the rear wall to the visible placement that is located furthest downstream, and may comprise a zone of melt without visible placement on the surface of the glass melt. The clarification zone corresponds to the remaining length of the glass furnace. As described herein, the front wall corresponds to the furnace wall on the downstream side and the rear wall corresponds to the furnace wall on the upstream side. The size of the length corresponds to the overall flow of the glass melt moving from the rear wall to the front wall. The injection end corresponds to the end of the furnace into which the glassmaking raw material is introduced. The glassmaking raw material may be introduced into the furnace at the rear wall or at either or both of the sidewalls near the rear wall.

유리 용융로에서, 본 발명의 방법은 다양한 복합적인 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 방법은 용융 구역에서 50% 이상의 순산소 연소가 이루어지고, 청징 구역에서 50% 이상의 공기-연료 연소가 이루어진다. 본 발명의 방법은 용융 구역 에서 슬래깅 연소로를 이용하고, 청징 구역에서 통상적인 순산소 버너 및/또는 공기-연료 버너를 이용할 수 있다.In glass melting furnaces, the process of the invention can be used in a variety of complex forms. The process of the invention results in at least 50% pure oxygen combustion in the melting zone and at least 50% air-fuel combustion in the clarification zone. The process of the present invention utilizes a slagging combustion furnace in the melting zone and may use conventional oxy-fuel burners and / or air-fuel burners in the clarification zone.

본원에서 순산소 연소는 연소가 일어나는 동안에 산화제 혼합물의 평균 산소 농도가 30 체적% 내지 100 체적%인 연소로서 정의된다. 본원에서 공기-연료 연소는 연소가 일어나는 동안에 산화제 혼합물의 평균 산소 농도가 15 체적% 내지 22 체적%인 연소로서 정의된다. 본원에서 산소가 농후한 공기-연료 연소는 연소가 일어나는 동안에 산화제 혼합물의 평균 산소 농도가 22 체적% 내지 30 체적%인 연소로서 정의된다. 복수 개의 산화제 흐름이 도입되어 연료를 연소시키는 경우, 연소 타입의 결정은 복수 개의 산화제 흐름의 체적 유량 가중 평균에 기초한다.Pure oxygen combustion is defined herein as combustion in which the average oxygen concentration of the oxidant mixture is between 30 vol% and 100 vol% during combustion. Air-fuel combustion is defined herein as combustion in which the average oxygen concentration of the oxidant mixture is between 15 and 22 volume percent during combustion. Oxygen-rich air-fuel combustion is defined herein as combustion in which the average oxygen concentration of the oxidant mixture is from 22 to 30 volume percent during combustion. When a plurality of oxidant streams are introduced to combust the fuel, the determination of the combustion type is based on the volume flow rate weighted average of the plurality of oxidant streams.

전술한 바와 같이, 제1 연료의 일부분만이 슬래깅 연소로 내에서 연소되어, 용융로(10) 내에서의 연소에 이용 가능한 연소되지 않은 가연성 가스를 남긴다. 본 발명의 방법은 제1 연료의 일부분만을 반응시켜서 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스를 상당량 남기는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 방법은 제3 산화제 혼합물을 용융로(10)의 연소 공간(16)에 도입하는 단계를 더 포함한다. 제3 산화제 혼합물은 제3 산화제 혼합물 체적 유량(V3)으로 도입될 수 있다.As mentioned above, only a portion of the first fuel is combusted in the slagging combustion furnace, leaving unburned combustible gas available for combustion in the melting furnace 10. The method includes reacting only a portion of the first fuel to leave a substantial amount of at least one unburned combustible gas. In addition, the method further comprises introducing a third oxidant mixture into the combustion space 16 of the furnace 10. The third oxidant mixture may be introduced at a third oxidant mixture volume flow rate (V 3 ).

제3 산화제 혼합물은 20 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도(Y3)를 가질 수 있다. 제3 산화제 혼합물의 나머지 부분은 질소, 이산화탄소, 수증기, 아르곤 및 미량의 다른 종을 포함할 수 있다.The third oxidant mixture may have an oxygen concentration (Y 3 ) of 20% to 100% by volume. The remainder of the third oxidant mixture may comprise nitrogen, carbon dioxide, water vapor, argon and traces of other species.

제3 산화제 혼합물은 60 체적% 내지 75 체적% 또는 85 체적% 내지 100 체적% 의 산소 농도를 가질 수 있다. 제3 산화제 혼합물은 질소 공장의 배출 흐름에서 얻을 수 있다. 제3 산화제 혼합물은 공기 분리 공장에서 생산되는 산업 등급의 산소일 수 있다. 제3 산화제 혼합물은 제2 산화제 혼합물과 동일한 공급원으로부터 나올 수 있고 동일한 조성일 수 있다.The third oxidant mixture may have an oxygen concentration of 60 vol% to 75 vol% or 85 vol% to 100 vol%. The tertiary oxidant mixture can be obtained from the exhaust stream of the nitrogen plant. The third oxidant mixture may be industrial grade oxygen produced in an air separation plant. The third oxidant mixture may come from the same source as the second oxidant mixture and may be of the same composition.

본 발명의 방법은 슬래깅 연소로의 가스 배출물에서 얻어지는 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스의 적어도 일부분을 제3 산화제 혼합물의 적어도 일부분과 함께 용융로의 연소 공간에서 연소시키는 단계를 포함할 수 있다.The method may comprise combusting at least a portion of the at least one unburned combustible gas obtained from the gaseous emissions of the slagging combustion furnace in the combustion space of the furnace with at least a portion of the third oxidant mixture.

제3 산화제 혼합물은 슬래깅 연소로의 가스 배출물과 용융물/원료 공간과의 사이에 도입될 수 있다. 슬래깅 연소로는 슬래깅 연소로의 가스 배출물을 방출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트를 구비한다. 제3 산화제 혼합물 도입용의 노즐은 슬래깅 연소로의 가스 배출물을 방출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트와 용융물/원료 공간과의 사이에 배치될 수 있다.The third oxidant mixture may be introduced between the gaseous emissions of the slagging combustion furnace and the melt / raw material space. The slagging furnace has at least one discharge port for discharging gaseous emissions of the slagging furnace. The nozzle for introducing the third oxidant mixture may be disposed between the melt / raw material space and the at least one discharge port for discharging gaseous emissions to the slagging combustion furnace.

본 발명의 방법은 슬래깅 첨가제를 슬래깅 챔버에 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 슬래깅 첨가제는 유리 컬릿(glass cullet), 하나 이상의 유리 제조 원료, 및/또는 다른 공정으로부터의 회분을 포함할 수 있다.The method of the present invention may further comprise introducing a slagging additive into the slagging chamber. Slagging additives may include glass cullets, one or more glassmaking raw materials, and / or ash from other processes.

예컨대 석유 코크스 또는 무연탄의 경우와 같이, 제1 연료의 회분 함량이 매우 낮은 경우, 적절한 용융 슬래그의 층을 형성하기가 곤란할 수 있다. 용융 슬래그의 층은 슬래깅 챔버의 기저 기판을 고온 손상으로부터 보호하는 방벽의 역할을 한다. 첨가제의 다른 역할은 연료/회분 혼합물로부터 오염 물질을 제거하는 것이다. 통상적인 칼슘 또는 마그네슘계 흡착제는 이러한 용도로 사용될 수 있는 흡착 제의 예이다. 슬래깅 첨가제는 임의의 적절한 방식으로 슬래깅 챔버에 도입될 수 있다. 슬래깅 첨가제는 제1 연료와 함께, 제2 연료와 함께, 제1 산화제 혼합물과 함께, 제2 산화제 혼합물과 함께, 또는 별도의 흐름으로 도입될 수 있다.If the ash content of the first fuel is very low, such as for example in petroleum coke or anthracite, it may be difficult to form a suitable layer of molten slag. The layer of molten slag serves as a barrier to protect the underlying substrate of the slagging chamber from high temperature damage. Another role of the additive is to remove contaminants from the fuel / ash mixture. Conventional calcium or magnesium based adsorbents are examples of adsorbents that can be used for this purpose. The slagging additive can be introduced to the slagging chamber in any suitable manner. The slagging additive may be introduced with the first fuel, with the second fuel, with the first oxidant mixture, with the second oxidant mixture, or in a separate flow.

당업자라면 산소의 선택적 사용을 통해 NOX 배출물을 줄일 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예컨대, 제1 연료가 슬래깅 챔버에 도입되는 곳인 제1 연료 노즐 부근에서 산소를 주입하면, 제1 연료와 제1 산화제 혼합물의 완전 혼합이 이루어지기 전에 제1 연료의 증발이 보강될 것이다. 별법으로서, 산화제 혼합물은 슬래깅 챔버의 하류측 섹션에 도입되어, 슬래깅 챔버의 내부에 단계적 연소를 일으킬 수 있다. 제3 산화제 혼합물과 관련하여 전술한 바와 같이, 산화제 혼합물은 노에 도입되어, 노의 안에 그리고 슬래깅 챔버의 외부에 단계적 연소를 일으킬 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that selective use of oxygen can reduce NO x emissions. For example, injecting oxygen near the first fuel nozzle where the first fuel is introduced into the slagging chamber will enhance the evaporation of the first fuel before complete mixing of the first fuel and the first oxidant mixture is achieved. Alternatively, the oxidant mixture may be introduced into the downstream section of the slagging chamber, causing staged combustion inside the slagging chamber. As described above in connection with the third oxidant mixture, the oxidant mixture may be introduced into the furnace, causing staged combustion in the furnace and outside of the slagging chamber.

선택적인 제2 연료가 사용되는 경우, NOX 배출물은 제2 연료와 제2 산화제 혼합물의 당량비에 의해 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 1.4 내지 3의 당량비를 갖는 제2 연료와 제2 산화제 혼합물이 도입될 수 있다. 일반적으로, 당량비는 연료:산화제 비를 완전 연소에 해당하는 연료:산화제 비로 나눈 것으로 정의된다. 후자의 비(완전 연소에 해당하는 연료:산화제 비)를 대개 화학양론적 연료:산화제 비라고 한다. 당량비 1은 연료와 산화제가 이론적으로 정확한 양으로 또는 화학양론적 양으로 제공된다는 것을 의미한다. 1보다 큰 당량비는 연료 농후 상태에 해당하고, 1보다 작은 당량비는 연로 희박 상태에 해당한다.When an optional second fuel is used, NO x emissions have been observed to be affected by the equivalent ratio of the second fuel and the second oxidant mixture. A second fuel and second oxidant mixture having an equivalent ratio of 1.4 to 3 can be introduced. In general, the equivalent ratio is defined as the fuel: oxidant ratio divided by the fuel: oxidant ratio corresponding to complete combustion. The latter ratio (fuel: oxidant ratio corresponding to complete combustion) is usually referred to as the stoichiometric fuel: oxidant ratio. Equivalent ratio 1 means that the fuel and oxidant are provided in theoretically correct amounts or in stoichiometric amounts. Equivalence ratios greater than 1 correspond to fuel rich conditions, and equivalent ratios less than 1 correspond to fuel lean states.

도 2는 정규화된 NOX 배출물을 제2 연료와 제2 산화제 혼합물의 당량비의 함 수로서 보여주는 도표이다. 이러한 실험에서, 제1 산화제 혼합물은 공기이고, 제1 연료는 역청탄이며, 제2 연료는 No.2 중유이고, 제2 산화제 혼합물은 (LOX 공급원에서 얻어지는) 거의 100%의 산소이다. 제2 연료로부터의 연료 에너지 입력은 총 에너지의 18%이었다. 모든 연료와 산화제 혼합물을 비롯한, 연소 공정의 전체 당량비는 약 0.79이었다. 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, NOX의 값은 제2 연료와 제2 산화제 혼합물이 화학양론적 작용에 가깝게(즉, 약 1의 당량비로) 작용하는 동안 절반 이상 줄어든다. 당량비가 증대됨에 따라, 액체 슬래그 층의 유지를 돕는 제2 연료 및 제2 산h화제 혼합물의 유효성이 줄어들므로, 당량비의 상한을 약 3으로 제안한다.FIG. 2 is a plot showing normalized NO x emissions as a function of the equivalent ratio of the mixture of the second fuel and the second oxidant. In this experiment, the first oxidant mixture is air, the first fuel is bituminous coal, the second fuel is No. 2 heavy oil, and the second oxidant mixture is nearly 100% oxygen (obtained from the LOX source). The fuel energy input from the second fuel was 18% of the total energy. The total equivalent ratio of the combustion process, including all fuel and oxidant mixtures, was about 0.79. As can be seen in FIG. 2, the value of NO x decreases by more than half while the second fuel and the second oxidant mixture are acting close to the stoichiometric action (ie, in an equivalent ratio of about 1). As the equivalence ratio is increased, the upper limit of the equivalence ratio is proposed to be about 3 since the effectiveness of the mixture of the second fuel and the second oxidizer to assist in the maintenance of the liquid slag layer is reduced.

산소 사용의 다른 잠재적 이점은 용융로에 열을 공급할 수 있는 연료의 범위가 넓어진다는 것이다. 게다가, 이러한 이점은 전술한 바와 같이 제2 산화제 혼합물/제2 연료의 연소와 선택적인 산소 농축 중 어느 하나의 조정을 통해 슬래그 온도를 독립적으로 제어할 수 있다는 것에 유래한다. 예컨대, 회분 용융점이 높은 석탄의 연소는 안정적인 슬래그 유동을 유지할 수 있을 정도로 충분히 높은 온도를 발생시킬 수 없다는 이유로 공기-연료 연소식 슬래깅 연소로에서 전통적으로 문제가 있었다. 2.5 MMBtu/h (0.73 MW 열)의 슬래깅 연소로에서 회분 용융점이 높은 저황 석탄을 연소하여 실시한 시험의 결과는, No.2 중유가 연소에 20% 참여하여 행해진 본 발명의 방법에 의하면 슬래깅과 전체적인 성능 가동이 안정적임을 입증하였다. 이와는 반대로, 공기-연료 연소만을 이용하면, 안정적인 용융 슬래그가 유 지될 수 없었다. 수분 함량이 큰 다수의 석탄 및 바이오 연료 등을 비롯한, 슬래그의 문제를 해결하려는 다른 고체 연료를 통해서도, 유사한 이점이 얻어질 수 있다.Another potential advantage of using oxygen is the wider range of fuels that can heat the furnace. In addition, this advantage stems from the fact that the slag temperature can be independently controlled through the adjustment of either combustion of the second oxidant mixture / second fuel and selective oxygen concentration as described above. For example, combustion of coal with high ash melting points has traditionally been a problem in air-fuel fired slagging furnaces because they cannot generate temperatures high enough to maintain stable slag flow. The results of a test conducted by burning low sulfur coal with high ash melting point in a 2.5 MMBtu / h (0.73 MW heat) slagging furnace showed that slagging according to the method of the present invention in which No. 2 heavy oil participated in the combustion by 20%. And the overall performance operation is proved to be stable. In contrast, with air-fuel combustion alone, stable molten slag could not be maintained. Similar benefits can be obtained through other solid fuels that attempt to solve the problem of slag, including many coals, biofuels and the like with a high moisture content.

본 발명의 특정 실시예를 상세히 기술하였지만, 당업자라면 본 명세서의 전체적인 교시 내용을 고려하여 다양한 수정 및 변형을 실시할 수 있을 것으로 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 몇몇 특정 실시예와 그 변형례를 참조하여 본 명세서에 예시되고 기술되었음에도 불구하고, 이렇게 예시되고 기술된 상세한 설명에 한정되도록 의도된 것은 아니다. 오히려, 청구범위에 상당하는 범위 및 영역 내에서 그리고 본 발명의 정신을 벗어나지 않으면서도, 상기 상세한 설명에서 다양한 수정이 실시될 수 있다.While particular embodiments of the present invention have been described in detail, those skilled in the art will understand that various modifications and changes may be made in light of the overall teachings herein. Thus, although the invention has been illustrated and described herein with reference to some specific embodiments and variations thereof, it is not intended to be limited to the details thus illustrated and described. Rather, various modifications may be made in the above detailed description within the scope and scope of the claims and without departing from the spirit of the invention.

도 1은 슬래깅 연소로를 구비한 용융로의 개략도.1 is a schematic view of a melting furnace having a slagging combustion furnace;

도 2는 NOX 배출물을 제2 연료와 제2 산화제 혼합물의 당량비와 대비하여 보여주는 도표2 shows a plot of NO x emissions versus equivalent ratio of a mixture of a second fuel and a second oxidant.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 용융로10: melting furnace

14 : 슬래깅 연소로14: slagging combustion furnace

16 : 연소 공간16: combustion space

18 : 용융물/원료 공간18: melt / raw space

20 : 제1 연료20: first fuel

22 : 제1 산화제 혼합물22: first oxidant mixture

30 : 제2 연료30: second fuel

32 : 제2 산화제 혼합물32: second oxidant mixture

40 : 슬래깅 연소로의 가스 배출물40 gas emissions from slagging furnaces

42 : 용융 슬래그42: molten slag

Claims (17)

용융 생성물을 형성하기 위해 용융로에 열을 공급하는 방법으로서,A method of supplying heat to a melting furnace to form a molten product, 회분 성분과 가연 성분을 갖는 제1 연료를 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계;Introducing a first fuel having an ash component and a combustible component into the slagging chamber of the slagging combustion furnace; 10 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도를 갖는 제1 산화제 혼합물을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계;Introducing a first oxidant mixture having an oxygen concentration between 10% and 100% by volume into the slagging chamber of the slagging furnace; 제2 연료를 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 선택적으로 도입하는 단계;Selectively introducing a second fuel into the slagging chamber of the slagging combustion furnace; 22 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도를 갖는 제2 산화제 혼합물을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에 도입하는 단계;Introducing a second oxidant mixture having an oxygen concentration between 22% and 100% by volume into a slagging chamber of the slagging furnace; 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버에서 제1 연료의 가연 성분 중 적어도 일부분과 선택적인 제2 연료의 적어도 일부분을 연소시켜서, 분리된 회분 성분을 형성하고 슬래깅 연소로의 가스 배출물을 형성하는 단계;Combusting at least a portion of the combustible components of the first fuel and at least a portion of the optional second fuel in a slagging chamber of the slagging furnace to form a separate ash component and form a gaseous emission to the slagging furnace; 상기 분리된 회분 성분의 적어도 일부분을 슬래깅 챔버의 내면의 적어도 일부분과 접촉하는 용융 슬래그의 층으로서 수집하는 단계;Collecting at least a portion of the separated ash component as a layer of molten slag in contact with at least a portion of an inner surface of the slagging chamber; 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 적어도 일부분을 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 온도 1000℃ 내지 2500℃의 용융로 내의 연소 공간으로 옮겨서, 용융 생성물을 형성하기 위한 열을 공급하는 단계; 및Transferring at least a portion of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace from the slagging chamber of the slagging combustion furnace to a combustion space in the furnace at a temperature of 1000 ° C. to 2500 ° C. to supply heat to form the molten product; And 슬래깅 연소로의 슬래깅 챔버로부터 용융 슬래그를 인출하는 단계Withdrawing molten slag from the slagging chamber of the slagging combustion furnace 를 포함하는 용융로에 대한 열 공급 방법.Heat supply method for the melting furnace comprising a. 제1항에 있어서, 제1 산화제 혼합물의 산소 농도는 20 체적% 내지 30 체적%인 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the oxygen concentration of the first oxidant mixture is from 20 volume% to 30 volume%. 제1항에 있어서, 제1 산화제 혼합물의 산소 농도는 10 체적% 내지 20 체적%인 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the oxygen concentration of the first oxidant mixture is 10 vol% to 20 vol%. 제1항에 있어서, 제2 산화제 혼합물의 산소 농도는 60 체적% 내지 75 체적%인 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the oxygen concentration of the second oxidant mixture is from 60 vol% to 75 vol%. 제1항에 있어서, 제2 산화제 혼합물의 산소 농도는 85 체적% 내지 100 체적%인 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the oxygen concentration of the second oxidant mixture is between 85 vol% and 100 vol%. 제1항에 있어서, 슬래깅 연소로의 가스 배출물은 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스를 함유하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the gaseous emissions of the slagging combustion furnace contain at least one unburned combustible gas. 제6항에 있어서, 20 체적% 내지 100 체적%의 산소 농도를 갖는 제3 산화제 혼합물을 용융로의 연소 공간에 도입하는 단계; 및7. The method of claim 6, further comprising the steps of: introducing a third oxidant mixture having an oxygen concentration between 20% and 100% by volume into the combustion space of the furnace; And 슬래깅 연소로의 가스 배출물에서 얻어지는 적어도 하나의 연소되지 않은 가연성 가스의 적어도 일부분을 제3 산화제 혼합물의 적어도 일부분과 함께 용융로의 연소 공간에서 연소시키는 단계를 더 포함하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.And combusting at least a portion of the at least one unburned combustible gas obtained from the gaseous emissions of the slagging furnace in the combustion space of the furnace with at least a portion of the third oxidant mixture. . 제7항에 있어서, 제3 산화제 혼합물의 산소 농도는 60 체적% 내지 75 체적%인 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.8. The method of claim 7, wherein the oxygen concentration of the third oxidant mixture is from 60 vol% to 75 vol%. 제7항에 있어서, 제3 산화제 혼합물의 산소 농도는 85 체적% 내지 100 체적%인 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.8. The method of claim 7, wherein the oxygen concentration of the third oxidant mixture is between 85% and 100% by volume. 제7항에 있어서, 제3 산화제 혼합물은 슬래깅 연소로의 가스 배출물과 용융물/원료 공간과의 사이에 도입되는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.8. The method of claim 7, wherein a third oxidant mixture is introduced between the gaseous emissions of the slagging combustion furnace and the melt / raw material space. 제1항에 있어서, 용융 슬래그를 용융로에 도입하는 단계를 더 포함하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, further comprising introducing molten slag into the furnace. 제1항에 있어서, 용융로는 용융 구역과 청징(淸澄) 구역을 구비하는 유리 용융로이며, 용융 슬래그를 용융 구역에 도입하고 청징 구역에는 도입하지 않는 단계를 더 포함하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The heat supply to a melting furnace of claim 1, wherein the melting furnace is a glass melting furnace having a melting zone and a clarification zone, and further comprising introducing molten slag into the melting zone and not introducing it into the clarification zone. Way. 제1항에 있어서, 슬래깅 첨가제를 슬래깅 챔버에 도입하는 단계를 더 포함하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, further comprising introducing a slagging additive into the slagging chamber. 제13항에 있어서, 슬래깅 첨가제는 유리 컬릿(glass cullet), 유리 제조 원료, 다른 공정으로부터의 회분 중 적어도 하나를 포함하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 13, wherein the slagging additive comprises at least one of glass cullets, glassmaking raw materials, or ash from other processes. 제1항에 있어서, 제1 산화제 혼합물은 용융로에서 나오는 연도 가스를 함유하고, 제1 산화제 혼합물은 10 체적% 내지 20 체적%의 산소 농도를 갖는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the first oxidant mixture contains flue gas exiting the furnace and the first oxidant mixture has an oxygen concentration of 10% to 20% by volume. 제1항에 있어서, 제2 연료는 슬래깅 연소로의 가스 배출물의 적어도 일부분을 함유하는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The method of claim 1, wherein the second fuel contains at least a portion of the gaseous emissions of the slagging combustion furnace. 제1항에 있어서, 1.4 내지 3의 당량비를 갖는 제2 연료와 제2 산화제 혼합물이 도입되는 것인 용융로에 대한 열 공급 방법.The process of claim 1 wherein a mixture of a second fuel and a second oxidant having an equivalent ratio of 1.4 to 3 is introduced.
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